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Elektrisches Feld > Einführung Elektrisches Feld:

Größen

WebinarTerminankündigung aus unserem Online-Kurs Thermodynamik:
 Am 13.12.2016 (ab 16:00 Uhr) findet unser nächstes Webinar statt.
Gratis-Webinar (Thermodynamik) Innere Energie, Wärme, Arbeit
- Innerhalb dieses 60-minütigen Webinares wird der 1. Hauptsatz der Thermodynamik für geschlossene Systeme behandelt und auf die innere Energie, Wärme und Arbeit eingegangen.
[weitere Informationen] [Terminübersicht]

In diesem Kurstext werden die grundlegenden Rechnungen zu folgenden Größen vorgestellt:

Elektrische Feldstärke

Die elektrische Feldstärke $\vec{E} $ ist ein Vektor, welcher in die Richtung der Kraft zeigt, die auf eine positive Ladung wirkt. Der Zusammenhang zwischen der Kraft und der elektrischen Feldstärke wird formal ausgedrückt durch:

Methode

Elektrische Feldstärke: $\vec{E} = \frac{\vec{F}}{Q} $

Liegt ein Plattenkondensator vor, so lässt sich die elektrische Feldstärke auch durch die Spannung und dem Abstand der Platten zueinander bestimmen. Diese wird dann formal beschrieben durch:

Methode

Elektrische Feldstärke: $ E = \frac{U}{l} $

Die Einheit in der die elektrische Feldstärke gemessen wird ist $ V/m $. 

Elektrische Spannung

Verschiebt man eine elektrische Ladung von einer Äquipotentialfläche [auf dieser Fläche herrscht überall ein identisches Potential] mit dem Potential $\varphi_1 $ auf eine andere Äquipotentialfläche mit dem Potential $\varphi_2 $ und anschließend auf eine weiter Fläche mit dem Potential $\varphi_3 $ so gilt in der Gesamtrechnung für die Bestimmung der Spannung:

Methode

$\ U_{31} = U_{12} + U_{32} = \varphi_3 - \varphi_1 = (\varphi_3 - \varphi_2) + (\varphi_2 -\varphi_1) $ 

Merke

Wie Ihnen bereits bekannt ist, wird die elektrische Spannung in Volt ausgedrückt und beschreibt die Differenz zweier Potentiale. Wir greifen die Elektrische Spannung hier erneut auf, da sie auch für die Bestimmung der Kraft auf die Ladungsträger benötigt wird.

Kraft auf die Ladungsträger

Die Kraft auf die Ladungsträger wirkt immer in die Richtung in der das größte Potentialgefälle vorliegt. Daher schreibt man

Methode

$\vec{E} = - grad (\varphi) $

Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen

Leitet man einen Strom durch einen Leiter, der Abschnitte mit unterschiedlich großen Querschnitten besitzt, so wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen unterschiedlich groß sein. Man stellt daher einen Zusammenhang zwischen der Stromstärke $ I $ und der Querschnittfläche $ A $ her. Dieser Zusammenhang beschreibt dann genau die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen durch die Gleichung:

Methode

$\ v \approx \frac{I}{A} $ $\rightarrow $ Geschwindigkeit $ = \frac{Stromstärke}{Querschnittfläche}$

Merke

An dieser Gleichung kann man ablesen, dass mit sinkender Querschnittsfläche des Leiters und konstanter Stromstärke, die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen zunimmt. 
Leiterquerschnitte
Leiterquerschnitte
Anwendungbeispiel:

Beispiel

Zwischen zwei Platten liegt eine Spannung $ U $ von 12 V vor. Der Abstand der Platten zueinander beträgt einen Zentimeter. Wie groß ist die elektrische Feldstärke?

Man verwendet einfach die Grundgleichung $ E = \frac{U}{l} $ und setzt die Werte ganz einfach ein: 

$ E = \frac{12 V}{1 cm} = 1.200 \frac{V}{m} $ 
Lückentext
Bitte die Lücken im Text sinnvoll ausfüllen.
Zwischen zwei Platten liegt eine Spannung $U$ von $13 V$ vor. Die elektrische Feldstärkebeträgt $26 \frac{V}{m}$. In welchem Abstand müssen die Platten zueinander stehen?

Der Abstand der Platten beträgt $cm$.
0/0
Lösen

Hinweis:

Bitte füllen Sie alle Lücken im Text aus. Möglicherweise sind mehrere Lösungen für eine Lücke möglich. In diesem Fall tragen Sie bitte nur eine Lösung ein.

Bild von Autor Jan Morthorst

Autor: Jan Morthorst

Dieses Dokument Größen ist Teil eines interaktiven Online-Kurses zum Thema Elektrotechnik.

Jan Morthorst verfügt über langjährige Erfahrung auf diesem Themengebiet.
Vorstellung des Online-Kurses ElektrotechnikElektrotechnik
Dieser Inhalt ist Bestandteil des Online-Kurses

Elektrotechnik

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Diese Themen werden im Kurs behandelt:

[Bitte auf Kapitelüberschriften klicken, um Unterthemen anzuzeigen]

  • Einführung in die Elektrotechnik
    • Einleitung zu Einführung in die Elektrotechnik
  • Gleichstrom
    • Einführung Gleichstrom
    • Elektrische Größen
      • Einleitung zu Elektrische Größen
      • Elektrische Ladung
      • Elektrischer Strom
      • Technische Stromrichtung
      • Elektrisches Potential
        • Einleitung zu Elektrisches Potential
        • Bewegung einer positiven Ladung
        • Bewegung einer negativen Ladung
        • Ergänzende Informationen zum elektrischen Potential
      • Elektrische Spannung
      • Physikalische Größen
      • Elektrischer Stromkreis
      • Elektrischer Leitwert und Elektrischer Widerstand
    • Gleichstromkreise
      • Einleitung zu Gleichstromkreise
      • Schaltung von Widerständen
        • Einleitung zu Schaltung von Widerständen
        • Lineare Widerstände, Strom-Spannungs-Kennlinie
        • Nichtlineare Widerstände
        • Symmetrie der Strom-Spannungs-Kennlinie
        • Temperaturabhängigkeit von Widerständen
        • Reihenschaltung von Widerständen in Gleichstromkreisen
        • Parallelschaltung von Widerständen in Gleichstromkreisen
        • Vergleich von Parallelschaltung und Reihenschaltung
        • Kombination von Reihenschaltung und Parallelschaltung
      • Elektrische Quellen
        • Einleitung zu Elektrische Quellen
        • Spannungsquellen
        • Stromquellen
      • Kirchhoffsche Gesetze
        • Einleitung zu Kirchhoffsche Gesetze
        • Knoten, Zweig, Maschen
        • Knotensatz, 1. Kirchhoffsches Gesetz
        • Maschensatz, 2. Kirchhoffsches Gesetz
      • Brückenschaltung
        • Einleitung zu Brückenschaltung
        • Wheatstonesche Brückenschaltung
  • Elektrisches Feld
    • Einführung Elektrisches Feld
      • Einleitung zu Einführung Elektrisches Feld
      • Größen
      • Polarisation
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      • Schaltung von Kondensatoren
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      • Energie eines magnetischen Feldes
  • Magnetisches Feld
    • Einführung Magnetisches Feld
      • Einleitung zu Einführung Magnetisches Feld
      • Vorgänge im magnetischen Feld
      • Unterschied Permanentmagnet und Elektromagnet
      • Fluss, Durchflutung, Spule
      • Feldstärke und Durchflutungsgesetz
      • Induktion und Lenz'sche Regel
      • Ruheinduktion und Bewegungsinduktion
      • Magnetische Hysterese
  • Wechselstrom
    • Einführung Wechselstrom
    • Wechselgrößen und Grundgesetze
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      • Belastungsarten im Wechselstromkreis
        • Einleitung zu Belastungsarten im Wechselstromkreis
        • Sinusströme und Sinusspannung
        • Blindwiderstände und Leitwert
        • Zeitdiagramme und Phasenverschiebungswinkel
      • Darstellung von Wechselgrößen im Zeigerbild
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    • Wechselstromkreise
      • Einleitung zu Wechselstromkreise
      • Kirchhoffsche Regeln bei Wechselstrom
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        • Einleitung zu Wechselstromschaltungen mit R, L und C
        • Beispiel: Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Induktivität
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